TWI648807B - 用以利用具有多孔性材料的支持滾子處理基板之裝置和方法 - Google Patents

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Abstract

一種用處理液處理基板的裝置，其包含被支撐為可旋轉的至少一支持滾子，在操作期間，其上擱置一待處理基板。該支持滾子包含一中空圓柱，其包含在操作期間其上擱置該待處理基板的一多孔性剛性材料。為了用該處理液處理該基板之至少一表面，該裝置經組配為在操作期間經由該至少一支持滾子之該中空圓柱的內部可輸送處理液通過該多孔性剛性材料到該中空圓柱之外表面。該裝置經組配為可用該處理液處理形式為板狀獨立晶圓的數個基板，在該處理期間該等基板在該裝置中前後地及/或並排地排列，且在一傳送平面中傳送該等基板。

Description

用以利用具有多孔性材料的支持滾子處理基板之裝置和方法
本發明係有關於用以處理基板的裝置及方法，特別是，有關適用於利用在操作期間擱置水平定向基板於其上之至少一支持滾子來處理該基板的裝置及方法。
從美國專利第US 3 616 742 A號可知，多孔性滾子可用來傳送平坦物品，亦即，膜片，且先後用顯影液、定影液及沖洗溶液來處理它。在此，為了在平面中水平式傳送期間潤濕膜片，通過由塑膠製成像軟海綿的滾子傳送來自內部的液體。
用以處理矽晶圓的方法從德國專利第DE 10 2007 063 202 A1號可知，其中，在第一步驟，從上而下施加/噴灑蝕刻溶液，且在第二步驟，為了拋光蝕刻(polishing etching)，從下而上用蝕刻溶液潤濕取向與第一步驟相同的矽晶圓。為了使矽晶圓大部份被浸入含蝕刻溶液的池子，利用傳送滾子來達成從下而上的潤濕。
用於單面濕化學處理矽片的方法從歐洲專利第EP 1 733 418 B1號可知，其中，為了電絕緣它的頂部及底部，利用位於液池(liquid bath)中的傳送滾子，只間接地用蝕刻液從下而上潤濕矽片。
從歐洲專利第EP 0 376 207 A2號可知用於以光阻劑塗覆例如半導體晶圓之晶圓的裝置。可旋轉滾子相對於兩個擋牆(dam)地配置，致使在擋牆中之一者與經由滾子傳送的晶圓之間形成彎月液面(meniscus)，藉此潤濕晶圓的底部。該滾子可為平滑圓柱形桿體。用桿體上的凹槽可改變潤濕。用供應單元實現液體供應以及用桿體支持單元引導桿體。
從美國專利第US 5,270,079,A號可知利用多孔性塗佈機塗覆基板的方法，例如矽晶圓。該塗佈機經配置成在浴盆中靜止不動且使用形式為真空夾頭的傳送構件引導基板通過塗佈機。基板與塗佈機隔開，使得在塗佈機與基板之間形成彎月液面。從美國專利第US 4,370,356號可知類似的方法。
從世界專利第WO 2015/017331 A1號可知用於加工基板的方法，其中，基板的移動係經由傳送滾子，其中，為了供應處理液給基板，在傳送滾子之間配置有開放或多孔頂側的貯器。
構成本發明之基礎的目標是提供允許用處理液處理基板的替代裝置及方法。
構成本發明之基礎的目標是用根據請求項1之裝置與根據請求項16之方法實現。
根據一具體實施例，一種用處理液處理基板的裝置包含被支撐為可旋轉的至少一支持滾子，在操作期間，其上擱置一待處理基板。此支持滾子包含一中空圓柱，其包含在操作期間其上擱置該待處理基板的一多孔性剛性材料。為了用該處理液處理該基板之至少一表面，該裝置經組配為在操作期間經由該至少一支持滾子之該中空圓柱的內部可輸送處理液通過該多孔性剛性材料到該中空圓柱之外表面。
根據一具體實施例，一種利用此一裝置以處理液處理基板的方法，其包含：為了用該處理液處理該基板之至少一表面，經由該至少一支持滾子的內部，輸送處理液通過該多孔性剛性材料到該中空圓柱之外表面。
本發明的具體實施例基於以下發現：包含有多孔性材料或由多孔性材料製成之外部中空圓柱的滾子可用作基板的支撐物同時用處理液處理基板的下表面，其中，潤濕基板的下表面係藉由經由中空圓柱的內部輸送處理液且通過該多孔性中空圓柱到基板的下表面。因此，本發明的具體實施例一方面允許均勻的處理，以及另一方面提高彈性，因為可輕易改變所使用的處理液，且在設有數個支持滾子時，經由不同的滾子可供應不同的處理液。
圖1的透視圖圖示用以處理基板的裝置之具體實施例，其包含支持滾子10。如圖示，支持滾子10被配置在支持滾子之軸向側部的軸承12支撐為可旋轉。例如，軸承12可為滾珠軸承。支持滾子10包含含有在操作期間其上擱置待處理基板14之多孔性剛性材料的中空圓柱13。在數個具體實施例中，該多孔性剛性材料暴露於外面以便擱置待處理基板14於多孔性材料上。
為了用處理液處理基板的至少一表面，亦即，基板的下表面，該裝置經組配為在操作期間可經由中空圓柱13的內部輸送處理液到中空圓柱13的外表面。結果，從下而上潤濕該基板。用以輸送處理液到支持滾子10的構件可包含處理液貯器16與使處理液貯器流體耦接至支持滾子之中空圓柱內部以便供應處理液到支持滾子10的流體管路18。以足以克服多孔性材料中之諸孔之阻力的壓力，供應該處理液。所需壓力取決於多孔性材料的孔徑。
結果，數個具體實施例提供基板的單面處理。基板在此應理解為有用一或數個(周向)側邊區互相連接之兩個主要表面的板狀體。單面處理在此應理解為此一處理係處理基板的一主要表面，或甚至此一處理是處理基板的一主要表面與至少部份處理基板的側邊區。
在數個具體實施例中，支持滾子10可為經組配為在處理期間可傳送基板的從動支持滾子(傳送滾子)。如圖1所示，在數個具體實施例中，該裝置可包含在傳送方向配置在支持滾子10前面及後面的附加支持滾子20、21。支持滾子10、20及22經配置成可提供基板14的水平傳送平面。在數個具體實施例中，支持滾子20及21可為從動傳送滾子，其中，支持滾子10可為從動或非從動滾子。支持滾子20及22可包含與支持滾子10相同的結構。在數個具體實施例中，數個支持滾子可為基板的傳送構件使得不需要獨立的傳送構件。在數個替代具體實施例中，可為基板提供經由支持滾子(s)來引導基板的不同傳送構件，例如形式為與基板一起移動的捕捉元件，或形式為真空夾頭。
在操作期間，用本身用作傳送滾子的支持滾子或者是用與支持滾子分離的傳送構件，使基板在水平方向移動越過支持滾子。支持滾子10在方向25旋轉。當支持滾子用作傳送滾子時，它在操作期間藉助磨擦來驅動基板且使它在傳送方向移動。當支持滾子在操作期間只用作潤濕滾子且本身不被驅動時，則滾子可一起隨著擱在支持滾子上且移動越過它的基板旋轉。
支持滾子的中空圓柱包含剛性多孔性材料或由剛性多孔性材料形成。剛性材料在此應理解為它是不會變形的材料，亦即，硬挺且無彈性，使得在不破壞彼之結構下不會變形。在數個具體實施例中，該剛性多孔性材料被暴露使得基板在操作期間擱在多孔性材料上。在數個具體實施例中，多孔性材料的孔可包含在0.2微米至1毫米之間的平均直徑，特別是在0.2微米至100微米之間。在數個具體實施例中，該多孔性材料可包含均勻分佈的孔。在數個具體實施例中，該等孔可在支持滾子之軸向呈均勻分佈且在徑向(亦即，在滾子厚度)有孔徑梯度。在數個具體實施例中，該多孔性材料可具有不污染基板且對處理液或數種處理液有抵抗力的耐磨性。在數個具體實施例中，該多孔性材料可為燒結材料。在數個具體實施例中，該多孔性材料由塑膠製成，例如PTFE、PE、PVDF。替換地，該多孔性材料可由燒結金屬製成。
在數個具體實施例中，為了支持處理液在接觸基板之後的潤濕及排洩，可用化學、物理及/或機械方式功能化在表面上的多孔性材料。在數個具體實施例中，可處理或功能化該表面或表面的區域以便有疏水性或親水性。
圖2為具體實施例以橫切基板之移動方向繪出的剖面圖。支持滾子10在此經由在第一軸向末端的內部滾子軸承30被支撐為可旋轉且經由在第二軸向末端的外部滾子軸承32被支撐為可旋轉。此外，在第二軸向末端處，流體管路34經由旋轉耦合器(rotary coupler)36流體耦接至支持滾子10之中空圓柱的內部38。該裝置包含含有處理液的液體貯器40。液體貯器40配置在支持滾子10下面且經組配為可容納處理液，處理液係通過中空圓柱13的孔到達支持滾子10的外表面且從支持滾子10滴落，如圖2的箭頭42所示。為了從液體貯器輸送處理液到支持滾子10內部，流體管路34經由泵浦44流體耦接至在液體貯器中的處理液。
視需要，該裝置可包含經組配為可吸入在處理期間形成之蒸氣或氣體的抽吸構件46。該抽吸構件可沿著基板14的移動方向24縱向延伸，如圖3所示。也如圖3所示，軸線互相平行的複數個對應支持滾子可沿著傳送方向24前後地排列且界定基板14在圖3圖示為斷線的水平傳送平面T。在圖2及圖3中，抽吸構件圖示成在傳送平面11下面。不過，顯然，為了實施從側面或從上面的抽吸，該抽吸構件也可配置在傳送平面11的側面或上面。該抽吸構件也可配置在滾子之間。在數個具體實施例中，可提供用於向下壓然後從傳送平面上面吸出蒸氣的構件，藉此保護基板的表面。
視需要，例如在傳送平面T下面，可提供用於將附加媒介喂到基板14及/或支持滾子10上的裝置，如圖2中用元件符號47示意圖示者。
一般而言，在操作期間，處理液在壓力下被泵送到支持滾子的內部使得處理液流動(擴散)通過多孔性中空圓柱的牆體且在滾子表面上產生液膜(全部為較佳)。從那裡，它與基板的下表面接觸以便處理它，然後垂直流動，如圖2及圖3中的箭頭42所示，例如。
如前述，數個具體實施例包含在基板之傳送方向前後地排列的複數個支持滾子。作為示範地，圖4圖示有3個滾子的配置，其中，不過，顯然，該裝置可包含不同個數的個別滾子。根據圖4，該支持滾子在軸向48的兩端使用軸承板50及52與例如滾珠軸承的軸承被支撐為可旋轉，亦即，在軸向兩端。在有數個支持滾子的具體實施例中，最好提供用於直接且與其他支持滾子分開地將處理液喂到支持滾子中之至少一些或全部的構件。
在數個具體實施例中，該裝置另外包含軸承構件，其包含在支持滾子被支撐為可旋轉的部份之間與中空圓柱外表面之一部份相對立的表面，致使對於支持滾子與軸承構件，被輸送通過內部到中空圓柱外表面的處理液為流體靜力學或流體動力學的液體軸承。對立表面之間可能由於有一距離而產生流動阻力，這時經受壓力被驅動離開支持滾子表面的處理液會在對立表面之間形成壓力，藉此可實現軸承效應。在數個具體實施例中，該軸承構件配置於基板或數個基板會在處理期間在其中傳送的傳送平面下面，該傳送平面通常是水平的。
圖5a圖示一具體實施例，其中，各支持滾子10有形式為與其相關聯之半圓柱殼60的對應軸承構件。該半圓柱殼有大於相關支持滾子的直徑且半圓柱殼60的內表面以在其間有一距離的方式與相關支持滾子的下半部相對立，使得在其間形成液膜，它為支持滾子的液體軸承。不同支持滾子10的軸承構件60彼此分離且不形成共用的液池。
圖5b的橫截面圖示用於4個支持滾子之對應半圓柱殼60的配置。可見，與不同支持滾子相關聯的軸承構件60在傳送方向24互相隔開。液膜62在支持滾子10與由支持滾子及軸承構件組成之各個滾子單元的軸承構件60之間形成。在數個具體實施例中，相鄰滾子之間的距離，與基板在傳送方向的長度有關，可致使基板會永遠擱在至少兩個滾子上。在數個具體實施例中，相鄰滾子之間的距離可小於基板長度的一半。
圖5b因此圖示用處理液均勻潤濕基板14的原理。該處理液經由設有數個開孔的充填管72進入接觸在該充填管72與基板14擱在其上之支持滾子10的中空圓柱13之間的空腔74，其中，傳送方向再度用箭頭24表示。例如關於彼此之間的距離與圖案(例如，螺旋圖案)，可大幅改變充填管72中之開孔的開孔對稱性。為了分配中空圓柱13內的處理液，帶有開孔及間隙的充填管72用作分配器系統。在操作期間，該處理液經由中空圓柱的孔流出且潤濕基板14。各個支持滾子10被由在傳送平面下面之相關軸承殼60與支持滾子有間距造成的液體軸承支撐。此外，藉助轉動的支持滾子10，軸承殼60可使形成於支持滾子10上的液膜平整。此外，用軸承殼60大幅減少處理液所需的總容積。
在圖示具體實施例中，該等軸承殼裝在傳送平面下面。可調整軸承殼的張角(opening angle)及/或兩個滾子單元之間的距離，致使至少兩個相鄰軸承殼不會接觸。例如，該等軸承殼可由對化學品有抵抗力的材料形成，且最好由PTFE，PE，PVDF製成。
因此，數個具體實施例允許增加該等支持滾子從而潤濕單元及/或傳送單元的剛性及直線性，藉此，藉由在傳送平面下面提供以液體軸承支撐支持滾子的液體軸承構件，允許連續均勻處理基板。在液體從多孔性中空圓柱流出時，支持滾子因此會被液體軸承支撐，這為轉動滾子提供增加的穩定性。
在數個具體實施例中，藉由用均勻分布於傳送滾子之數個子區或全長因而於至少一基板的軸承構件(例如，軸承殼)使液膜在滾子表面上均勻地分佈，該軸承構件另外提供增加的處理均勻性。被消耗或反應的處理液與反應產物可從基板排出。
如圖5b及圖5c所示，軸承殼的長度可超過滾子單元的整個軸向長度。圖5c在此為與傳送方向垂直的剖面。因此，該軸承構件從支持滾子10的第一軸向末端64連續延伸到支持滾子10的第二軸向末端66。在此，支持滾子的全長為處理區。在數個替代具體實施例中，該軸承構件在軸向可比支持滾子短，例如，在處理區不超過支持滾子的整個軸向長度時。處理區在此應理解為操作期間處理基板的區域，亦即，在操作期間支撐基板的區域。
在數個替代具體實施例中，將例如軸承殼的軸承構件分為數個部份可能是有利的。例如，圖5d圖示軸承構件沿著支持滾子10的軸向長度被分為片段60a至60e。片段60a至60e中之每一者在此可超過至少對應至待處理基板之寬度的一部份。結果，圖示於圖5d的配置可作為示範地經組配為可同時處理5個並排的基板。
在圖5c及圖5d中，示意圖示用於軸承構件60的支撐構件68。在數個具體實施例中，該軸承構件可安裝至也用來支撐支持滾子10的軸承板50、52。軸承板50、52可同時用作軸承殼的限制，使得用這可調整或防止液體從軸承殼之軸向末端流出。也可提供用於控制液體從軸承殼之軸向末端流出的不同構件，例如可調整擋牆或擋板(stop plate)。這允許影響處理液在處理後如何從軸承殼60排出。例如，藉由密封軸承殼60的軸向末端，允許主要經由在軸承殼60之軸向延伸的邊緣來進行排洩，或藉由讓軸向末端開放，允許主要經由軸向末端來進行排洩。
圖6示意圖示支持滾子10之具體實施例的第一末端66。支持滾子10包含含有剛性多孔性材料或由剛性多孔性材料製成的中空圓柱13。充填管72配置在中空圓柱13的內部38裡，其中，中空圓柱13與充填管72以其間有間隙74的方式同心地配置。間隙74藉由充填管72的開孔76流體耦接至充填管72的內部。因此，在操作期間，處理液可引進到充填管72的內部，從那裡經由開孔76傳到間隙，然後通過中空圓柱13的多孔性到達外表面。
例如，中空圓柱13與充填管72在配置上可互相固定且被支撐為可利用兩個前碟(front disc)一起旋轉。在數個替代具體實施例中，中空圓柱13與充填管可互相旋轉，其中，只有中空圓柱13被支撐為可旋轉，然而充填管靜止不動，亦即，不被支撐為可旋轉。
在圖示於圖7的具體實施例中，該裝置另外包含整平構件80(平衡單元(equalizing unit))。為了用輸送到外表面的處理液均勻化外表面的潤濕，整平構件80包含沿著中空圓柱13外表面軸向延伸的邊緣。例如，該邊緣可為線性邊緣。也可想到有不同造形的邊緣，例如，在使用有形輪廓的滾子時。例如，該整平構件可用至少一板狀組件(形式為突出物)形成。該整平構件的線性邊緣在此可與中空圓柱的外表面隔開一段對應至均勻液膜之厚度的距離。在數個替代具體實施例中，可形成可撓的整平構件，在靜止狀態時接觸支持滾子，且在操作期間，用支持滾子上的液膜偏轉它。旋轉的方向在圖7中用箭頭82表示。如圖示，處理液的局部累積84形成於整平構件在旋轉方向的後端。液體潤濕在中空圓柱外表面中已通過整平構件的數個區域上被均勻化。因此，該整平構件允許均勻地排洩處理液且在接觸基板之前均勻化液膜。
除了上述軸承構件以外，可提供該整平單元。安裝整平構件可與軸承構件的位置無關。
在數個具體實施例中，軸承構件本身可用作整平構件因而包括雙重功能。該軸承構件一方面透過液體支撐可使支持滾子在旋轉期間穩定且提供連續的同心。另一方面，該軸承構件可整平滾子上的流體膜且在基板處理後提供流體的均勻排洩。因此，可實現基板的均勻潤濕從而均勻的處理結果。
在數個具體實施例中，為了允許具體地從基板及/或滾子單元排出處理液，可結構化及/或功能化中空圓柱的外表面。因此，圖8圖示支持滾子10的具體實施例，在此中空圓柱13的外表面被結構化且包含凹部及/或隆起，例如形式為縱向凹槽78或穴部(pocket)79。凹部及/或隆起可在中空圓柱13的表面上形成規律圖案。凹部及/或隆起可允許從基板均勻地排出處理液及/或從支持滾子均勻地排出處理液。在數個具體實施例中，多孔性材料的暴露表面被對應地結構化，使得可將多孔性材料組配為允許從支持滾子/基板均勻地排出處理液。
作為示範地，可將如圖8所示的結構及凹部的局部變化經組配為可接受在基板下面的處理液且在基板的邊緣排出它。在數個具體實施例中，藉由改變傳送滾子的表面可正面影響在多孔性支持滾子傳送之液體的均勻化，因為實現功能修改。因此，為了在蝕刻基板時有效迅速地排出蝕刻殘留物、在塗層時除掉多餘處理液(介質)以及在清潔基板及滾子時排出及移除其污染物及顆粒，可修改該表面。支持滾子表面的此一修改可改變它的幾何，特別是矩形、菱形、圓形、橢圓形，及其高度，以及改為規則及/或不規則的幾何。該結構在沿著支持滾子表面之方向的典型尺寸在此可在100微米至1厘米之間，以及在垂直於表面(高度)的方向可在10微米至1厘米之間。此類表面結構的尺寸因此可與中空圓柱之孔系統的尺寸不同。
在數個具體實施例中，支持滾子表面因此可形成數個局部區域，彼等可收集處理液及/或多餘流體，且經由排洩作用與另設排洩區可從基板去除，藉此改善處理的結果。取決於幾何及動態壓力，可具體填充支持滾子表面的穴部，或可控制轉移到鄰近穴部的介質。
在數個具體實施例中，如上述，藉由結構化多孔性材料而不減少原始支持滾子直徑，可實現支持滾子表面的對應結構化，其中，支持滾子表面上的上部結構(superstructure)因此為支持滾子的固定組件。在此類具體實施例的另一改進中，藉由施加另一組件於原始供應滾子的多孔性材料上，可得到上部結構，其中，仍然暴露多孔性材料的一部份，藉此造成以此方式產生之滾子單元的總外徑(external overall diameter)大於原始支持滾子直徑。作為示範地，該上部結構可等於一輪廓，其中，造形可由被形成為至少對應至基板之寬度且至多對應至傳送滾子之長度的剛性或撓性組件形成。在一實施例中，這可用可由例如PTFE、PE或PVDF之塑膠製成的襯套、軟管及/或管子實現。
圖9圖示用以處理基板之裝置的具體實施例，其係積成於生產線中。為了供應例如半導體晶圓的數個個別基板14，在圖示實施例中其係與用以處理基板之裝置並排的5個晶圓14a、14b、14c、14d及14e，提供數個輸入滾子100，且為了傳送基板離開該裝置，提供數個輸出滾子102。結果，可將該裝置組配為在個別晶圓之間有距離下可處理由並列晶圓組成的數條軌道。在圖示具體實施例中，該裝置包含許多支持滾子10。每個支持滾子設有形式為管路90的獨立處理液供應構件。各管路90經由旋轉耦接器(rotary coupling)個別流體連接至相關支持滾子10的內部。因此，可彈性供應相同或不同的處理液給支持滾子。每個滾子10可為驅動或從動型。如示意圖所示，為了個別或彼此同步地驅動一或數個滾子10，可提供或齒輪。
在揭露於本文的方法具體實施例中，為了用處理液處理基板，經由至少一或數個支持滾子，輸送處理液到基板，其中，可使用揭露於本文的裝置中之一者。在數個具體實施例中，該等裝置及方法經組配為可處理形式為板狀獨立晶圓的基板。在數個具體實施例中，該裝置及方法適合用一或數個處理液處理在該裝置中前後地及/或並排地排列的數個基板。在數個具體實施例中，該等晶圓可為圓形、矩形或多邊形。
在數個具體實施例中，該基板可由習知陶瓷材料或半導體材料製成，例如矽晶圓或鍺晶圓，及/或可包含附加塗層。例如，該基板具有500微米以下的厚度。在數個具體實施例中，該基板可為玻璃及/或透明導電氧化物，或至少在基板側面上塗有透明導電氧化物的玻璃，且在此情形下，可包含20微米至3毫米的厚度與5厘米至250厘米的邊長，例如。作為進一步開發的實施例，該氧化物通常可由錫、銻、鋁、鋅及/或鎂製成，例如，且可存在混合氧化物及/或處於摻雜態。在數個替代具體實施例中，該基板可由塑膠膜或晶圓組成，且在此情形下，通常有在25微米至3毫米之間的厚度。在數個替代具體實施例中，該基板可由碳及/或碳化合物組成，例如石墨烯晶圓、碳薄片、組織(tissue)、膜片，且在此情形下，有通常在60微米至3毫米之間的厚度。
在數個具體實施例中，該裝置包含至少兩個非接觸式旋轉單元，其中，各旋轉單元可用作傳送單元及/或潤濕單元。該旋轉單元是多孔的，亦即，基板擱在其上之支持滾子的表面是多孔的。該裝置經組配為可用於水平傳送至少一基板。在數個具體實施例中，例如，為了在裝配線中大量加工，該裝置經組配為可用於並排地及/或前後地水平傳送數個基板。該基板可接觸其中至少一者可為傳送單元且至少一者可為潤濕單元的至少兩個旋轉單元。
在數個具體實施例中，支持滾子在軸向(在縱軸上測量)的尺寸至少對應至最短基板邊長的長度。在傳送及/或潤濕期間，基板邊緣與滾子單元的縱軸有任何角度是有利的。
可引導處理液通過適當的分配系統至支持滾子(s)之多孔性中空圓柱的內部。通常，如上述，可使用有數個開孔的充填管，該等開孔用於均勻分配中空圓柱內的液體從而為分配系統。例如，該充填管的形式可為剛性或撓性圓柱，例如剛性充填管或軟管。
在數個具體實施例中，例如，如以上在說明圖2及圖3時所述，可利用迴路再使用用以處理的處理液。在另一具體實施例中，處理液在處理後可經受回收然後在回收後再度喂入。在數個具體實施例中，在支持滾子的至少一位置處可進行均勻的進給，其中，處理液係從通常對化學物有抵抗力之支持滾子的多孔性材料流出，結果為流體與基板接觸。潤濕也可在不傳送時發生。基板下表面的整個區域發生進一步潤濕係藉由傳送表面上的處理液且藉由更多處理液從旋轉支持滾子的多孔性材料流出。
在某些應用情形下，改變傳送至加工物品(亦即，基板)的液體可能是可行的。這可利用從多孔性滾子流出之處理液的流體阻力來得到。在此，例如，軸承殼在兩端但是至少是一端處可設有固定擋牆或可密封的出口孔。此外，甚至，藉由形塑擋牆及/或軸承殼的邊緣，也可得到處理液的排洩。
在數個具體實施例中，利用在個別支持滾子中的不同處理液，可實施可變的加工流程。在施加不同的層時，在使用多組份的反應混合物時，在使用不同的濃度時，在特別停止化學反應時及/或在清潔或沖洗基板時，例如，這對於基板在處理後的品質有顯著的正面影響。
結果，數個具體實施例能夠提供一種方法，其中，為了用第一處理液處理基板的至少一表面，經由第一支持滾子的內部輸送第一處理液通過多孔性剛性材料到第一支持滾子之中空圓柱的外表面，且其中，為了用第二處理液處理基板的至少一表面，經由第二支持滾子的內部輸送與第一處理液不同的第二處理液通過多孔性剛性材料到第二支持滾子之中空圓柱的外表面。在數個具體實施例中，為了進行兩個以上的不同處理，也可使用兩個以上的處理液。
在數個具體實施例中，可從外面進給附加媒介到支持滾子及/或基板的表面上。為此目的，可裝設數個噴嘴，通過它們，例如形式為液體或氣體的介質可施加到支持滾子及/或基板上，以便支援基板的處理。在基板的傳送平面上面或下面可裝設用於進給介質的對應裝置，如圖2中以元件符號47示意圖示者。例如，使用此一裝置可直接施加高度揮發性添加物到支持滾子的多孔性材料上。
在上述具體實施例中，軸承構件有圓柱形半殼的形狀。在數個替代具體實施例中，與中空圓柱外表面相對立且適合中空圓柱之外形的軸承構件表面在橫截面上可具有圓心角(central angle)不等於180°的一圓弧形狀，例如在135°至225°之間的圓心角。此一形狀一方面允許支持滾子的穩定液體軸承，另一方面，允許處理液經由在軸向延伸之軸承構件的頂邊排出。在數個具體實施例中，軸承構件可具有圓柱形殼的形狀，其包圍支持滾子，除了基板在操作期間擱在其上的頂區以外。
在上述具體實施例中，經由各個支持滾子的軸向末端供應處理液。在數個替代具體實施例中，處理液也可經由軸向兩端供應，這可支援處理液的更均勻分配。換言之，從一個以上的位置將液體喂入形式為設有開孔之充填管的分配系統可能為優點。
結果，數個具體實施例提供用以濕式化學處理基板的裝置及方法，其中，該等基板擱在形式為滾子或圓柱的轉動潤濕單元上，其中，基板的液體輸送與基板潤濕直接由轉動潤濕單元進行，其中，轉動潤濕單元可同時為傳送單元。潤濕單元有用於線性連續傳送基板所需的勁度。在數個具體實施例中，潤濕單元可包含附加軸承單元(軸承構件)及/或附加整平構件(平衡構件)。在數個具體實施例中，提供形式為潤濕滾子及/或傳送滾子的數個滾子單元，例如至少兩個滾子單元，以便允許更穩定地傳送基板。在有數個滾子單元的具體實施例中，可改變滾子單元之間的旋轉方向及轉速。在數個具體實施例中，在操作期間的支持滾子被在旋轉期間的液體機械固定及支撐。基板的潤濕及傳送可與基板的定向無關。在數個具體實施例中，可提供有些用作傳送單元且有些用作潤濕單元的數個個別支持滾子，其中，傳送單元與潤濕單元可包含相同或不同的孔徑。在數個具體實施例中，潤濕單元及/或傳送單元具有用內部填充單元供應處理液的多孔性硬挺外殼(中空圓柱)，在傳送期間，處理液通過滾子的孔被輸送到滾子外且通常在傳送平面下面均勻地潤濕基板。此外，例如，可提供用於噴灑滾子的外部單元以便供應附加媒介。
在數個具體實施例中，經由該等數個滾子中之每一者供應的處理液可一樣。在數個具體實施例中，可改變在不同旋轉單元中的處理液。
在數個具體實施例中，處理為濕式化學製程。在數個具體實施例中，處理在基板的頂側下發生。在數個具體實施例中，處理步驟為蝕刻、塗層、清潔或沖洗步驟。
在數個具體實施例中，基板為半導體薄片且處理步驟包括蝕刻以便使半導體薄片的兩個主要表面互相電絕緣。
在數個具體實施例中，例如，處理步驟包括使用含有鹼性及/或酸性液體之處理液組合物的蝕刻，例如NaOH、Na2 CO3 、K2 CO3 、KOH、HF、HCl、HNO3 、C2 H4 O2 及/或H2 O，及/或溶解氣體，例如O3 。在數個具體實施例中，處理步驟包括使用含有H2 O、金屬鹽及/或顆粒之液體組合物的塗層。在數個具體實施例中，處理步驟包括使用含有H2 O、表面活性劑(tensides)、乙醇及/或O3 之液體組合物的清潔。
在數個具體實施例中，基板或數個基板只藉由重量擱在支持滾子(s)上。不需要使基板(s)保持在支持滾子(s)上的壓制元件(hold-down element)。描述於本文的裝置具體實施例不包含壓制元件，以及描述於本文的方法具體實施例不使用壓制元件。
與習知方法相比，本發明的具體實施例提供許多優點。美國專利第US 3 616 742 A號教導使用類似海綿的滾子，它是軟的且不適用於笨重的基板。此外，不處理獨立的基板，反而在一個個別裝置中只用一種液體潤濕膜片。相比之下，揭露於本文的具體實施例提供彈性處理的優點，其中，例如，滾子A在同一個裝置中可提供液體A與滾子B的處理、液體A或B的處理。此外，可平行處理數個基板，甚至不同的基板。在水平平面中的處理可明確取決於吞吐速度(throughput speed)、處理距離及處理介質的類型。直接進給個別滾子單元允許改變處理距離，其中，例如，可切換用於各個滾子單元的不同處理液。例如，滾子在一時段可喂入沖洗水，以及在另一時段可喂入蝕刻液。直接進給允許把完全是新的製程/處理介質引進到在處理距離內的裝配線中，而不必修正設備。
相較於將滾子浸入液池的習知方法，例如如描述於德國專利第DE 10 2007 063 202 A1號及歐洲專利第EP 1 733 418 B1號者，在描述於本文的本發明中，不需要用於潤濕數個非多孔性滾子的浴盆，從而改善彈性且需要較少的處理液。此外，有一種連續進給新鮮液體的辦法。可防止有害於處理的反應產物濃度及顆粒等等，這在處理液不會被循環時可能出現於習知方法。
與歐洲專利第EP 0 376 207 A2號的教導相比，描述於本文的程序不基於形成由轉動滾子裝在其中之浴盆之擋牆造成的彎月液面。因此，該方法更強健且更可靠。與從美國專利第US 5,270,079 A號及第US 4,370,356號可知的靜止多孔性塗佈機相比，被支撐為可旋轉的支持滾子提供一種用附加傳送構件來分配的方法，其中，軟處理是有可能的，因為支持滾子的移動可與基板的移動相關。
10‧‧‧支持滾子
11‧‧‧傳送平面
12‧‧‧軸承
13‧‧‧中空圓柱
14‧‧‧基板
14a-14e‧‧‧晶圓
16‧‧‧處理液貯器
18‧‧‧流體管路
20、21、22‧‧‧支持滾子
24‧‧‧移動方向
25‧‧‧方向
30‧‧‧內部滾子軸承
32‧‧‧外部滾子軸承
34‧‧‧流體管路
36‧‧‧旋轉耦合器
38‧‧‧內部
40‧‧‧液體貯器
42‧‧‧箭頭
44‧‧‧泵浦
46‧‧‧抽吸構件
48‧‧‧軸向
50,52‧‧‧軸承板
60‧‧‧半圓柱殼
60a-60e‧‧‧片段
62‧‧‧液膜
64‧‧‧第一軸向末端/第一末端
66‧‧‧第二軸向末端
68‧‧‧支撐構件
72‧‧‧充填管
74‧‧‧空腔
74‧‧‧間隙
76‧‧‧開孔
78‧‧‧縱向凹槽
79‧‧‧穴部
80‧‧‧整平構件
82‧‧‧箭頭
84‧‧‧局部累積
90‧‧‧管路
100‧‧‧輸入滾子
102‧‧‧輸出滾子
110‧‧‧裝置
接著參考附圖詳述本發明的具體實施例，其中： 圖1示意圖示用以利用多孔性滾子處理基板之裝置； 圖2以橫切基板之移動方向繪出的剖面示意圖示用以處理基板的裝置； 圖3以縱切基板之移動方向繪出的剖面示意圖示圖2的裝置； 圖4的透視圖示意圖示3個支持滾子； 圖5a的透視圖示意圖示包含軸承構件的3個支持滾子； 圖5b的橫截面圖示意圖示包含軸承構件的支持滾子； 圖5c及圖5d示意圖示不同的軸承構件； 圖6示意圖示支持滾子； 圖7示意圖示包含整平構件(leveling means)的支持滾子； 圖8示意圖示有結構化表面的支持滾子；與 圖9示意圖示經組配為可用以處理並排地及/或前後地排列之數個基板的裝置。

Claims (19)

  1. 一種用處理液處理基板之裝置，其包含：被支撐為可旋轉的至少一支持滾子，在操作期間，其上擱置一待處理基板，其中，該支持滾子包含一中空圓柱，該中空圓柱包含一多孔性剛性材料，在操作期間，該多孔性剛性材料上擱置該待處理基板，其中，該裝置經組配為在操作期間，使處理液經由該至少一支持滾子之該中空圓柱的內部、通過該多孔性剛性材料而輸送到該中空圓柱之外表面，俾以藉由該處理液來處理該基板之至少一表面，其中，該裝置經組配為在處理期間，使用該處理液來處理該裝置中的數個基板，並且在一傳送平面上傳送該等基板，該等基板係為板狀獨立晶圓的形式且在該裝置中前後地及/或並排地排列，其中，該至少一支持滾子在一軸向上的數個側部被支撐為可旋轉，其中，該裝置另外包含軸承構件，該軸承構件包含一表面，該表面與位在該等側部之間的該中空圓柱之外表面的一部份相對，其中，該軸承構件係在輸送該處理液到該中空圓柱之外表面時，作為該支持滾子的一液體軸承，以及其中，該軸承構件包含圓柱殼的形狀，其中該圓柱殼的數個軸向末端係呈開放以容許排出該處理液。
  2. 如請求項1之裝置，其中，該軸承構件中 與該中空圓柱之外表面相對的該表面，在橫截面上包含一圓弧的形狀。
  3. 如請求項2之裝置，其中，該圓弧的一圓心角介在135°至225°之間，或其中，該圓弧包圍該中空圓柱，除了該基板擱在其上的一頂區以外。
  4. 如請求項1之裝置，其中，該軸承構件係至少連續地遍布該至少一支持滾子中之界定一處理區的一軸向長度，或者係經裝設成沿該至少一支持滾子中之界定該處理區之該軸向長度而被分段。
  5. 如請求項1之裝置，其包含用於該至少一支持滾子的一整平構件，該整平構件包含沿著該至少一支持滾子之該中空圓柱之外表面軸向延伸的一邊緣，俾以藉由輸送到該外表面的該處理液來均勻地潤濕該外表面。
  6. 如請求項1之裝置，其中，該多孔性材料為一燒結材料。
  7. 如請求項1之裝置，其中，被支撐為可旋轉的該至少一支持滾子包含該中空圓柱與配置在該中空圓柱內的一充填管，其中，該中空圓柱與該充填管以互相同心的方式配置成其間有一間隙，其中，該間隙藉由該充填管的數個開孔流體地耦接至該充填管的內部。
  8. 如請求項1之裝置，其中，被支撐為可旋轉的該至少一支持滾子是經組配為在該處理期間可傳送該基板的一從動支持滾子。
  9. 如請求項1之裝置，該裝置除了包含該至 少一支持滾子，還包含經組配為在該處理期間可傳送該基板的數個傳送滾子。
  10. 如請求項1之裝置，其中，該至少一支持滾子為沿著一傳送路徑排列的數個個別支持滾子中之一者，在該處理期間，該基板係沿著該傳送路徑被傳送。
  11. 如請求項10之裝置，其經組配為可輸送一第一處理液到該等數個個別傳送滾子中之一第一者的外表面以及可輸送與該第一處理液不同的一第二處理液到該等數個支持滾子中之一第二者的外表面。
  12. 如請求項1之裝置，其更包含用於從外面進給一介質到該支持滾子之表面或到該基板的一裝置。
  13. 如請求項1之裝置，其中，除了該多孔性材料的孔以外，該中空圓柱中之在操作期間有該基板擱置於其上的外表面包含了形式為縱向凹槽/或穴部的數個凹部及/或隆起。
  14. 一種用處理液處理基板之方法，其使用一種如請求項1的裝置，該方法包含：使處理液經由該至少一支持滾子之該中空圓柱的內部、通過該多孔性剛性材料而輸送到該中空圓柱之外表面，俾以藉由該處理液來處理該基板之該至少一表面。
  15. 如請求項14之方法，其中，處理步驟為蝕刻、塗佈、清潔或沖洗。
  16. 如請求項14之方法，其中，該等基板為半導體薄片。
  17. 如請求項16之方法，其中，處理步驟包含蝕刻，俾以使該等半導體薄片的兩個主要表面互相電絕緣。
  18. 如請求項14之方法，其包含：使一第一處理液經由一第一支持滾子之該中空圓柱的內部、通過該多孔性剛性材料而輸送到該第一支持滾子之該中空圓柱之外表面，俾以藉由第一處理液來處理該基板之該至少一表面，以及使一與該第一處理液不同的第二處理液經由一第二支持滾子之該中空圓柱的內部、通過該多孔性剛性材料而輸送到該第二支持滾子之該中空圓柱之外表面，俾以藉由該第二處理液來處理該基板之該至少一表面，其中，該第一及第二支持滾子係沿著一傳送路徑排列，在該處理期間，該基板係沿著該傳送路徑被傳送。
  19. 如請求項14之方法，其更包含從外面進給一介質到該基板滾子之表面或到該基板。
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